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Aggiornamento delle tendenze del movimento: Posizionamento delle fasi di carico di piombo alla progettazione pragmatica

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Stadio lineare orizzontale e verticale Stadio di posizionamento dell'asse Z

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Le fasi di posizionamento oggi possono soddisfare specifiche e impegnative esigenze di uscita. Questo perché l'integrazione personalizzata e le ultime novità nella programmazione del movimento aiutano ora le fasi ad ottenere un'incredibile precisione e sincronizzazione. Inoltre, i progressi nelle parti meccaniche e nei motori stanno aiutando gli OEM a pianificare una migliore integrazione degli stadi di posizionamento multiasse.

Avanzamenti meccanici per gli stadi

Si consideri come le costruzioni a stadi tradizionali combinano assi lineari in combinazioni di attuatori X-Y-Z. In alcuni (anche se non in tutti) i casi, questi progetti cinematici seriali possono essere ingombranti e presentare errori di posizionamento accumulati. Al contrario, le configurazioni integrate (sia che siano nello stesso formato di stadio cartesiano o in altri arrangiamenti come esapodi e piattaforme Stewart) producono un movimento più accurato dettato da algoritmi di controllo senza accumulo di errori di movimento.

Gli stadi convenzionali a vite (con motore e ingranaggi su un'estremità dello stadio) sono facili da implementare quando il carico utile non necessita di una propria alimentazione e la lunghezza complessiva non è un problema. Altrimenti, il riduttore può andare all'interno dello stadio alla fine della corsa del motore, quindi solo la lunghezza del motore si aggiunge all'ingombro complessivo dello stadio di posizionamento.

Dove necessario, le configurazioni cartesiane possono anche minimizzare l'errore quando sono pre-integrate con motori lineari a componenti speciali, ad esempio. Questi stanno attualmente facendo grandi passi avanti nelle macchine di produzione per l'imballaggio ad alta velocità.

Alcuni di questi sottocomponenti si presentano anche in forme che sfidano le nozioni tradizionali sulla morfologia scenica. Le sezioni di motori lineari curvi consentono di realizzare cicli ovali completi di trasmissione di potenza. Qui, le ruote di guida mantengono l'elemento in movimento a precise distanze dai magneti per una traslazione ottimale della forza, sono necessari materiali speciali per le ruote e cuscinetti speciali per i sistemi ad alta velocità di accelerazione-movimento impossibili solo pochi anni fa.

Negli stadi di posizionamento più piccoli, dispositivi di feedback più precisi, motori e azionamenti efficienti e cuscinetti più performanti aumentano le prestazioni, soprattutto negli stadi di nanoposizionamento con motori ad azionamento diretto integrati, ad esempio.

Altrove, le versioni personalizzate dei componenti tradizionali da rotante a lineare aiutano a mantenere bassi i costi. Le applicazioni di grande formato possono giuntare tra loro gli stadi dei servocinghia senza limiti di lunghezza, secondo Mike Everman, direttore e responsabile della tecnologia della Bell Everman. Alimentare tali stadi a corsa lunga con motori lineari può essere troppo costoso, e alimentarli con viti o cinghie convenzionali può essere una sfida.

C'è un avvertimento quando si sceglie tra prodotti di movimento personalizzati o commerciali off-the-shelf (COTS).

Quando si deve decidere tra una soluzione personalizzata o un progetto pronto per l'uso, la scelta si riduce realmente ai requisiti dell'applicazione. Se una soluzione pronta all'uso è disponibile e soddisfa tutti i requisiti applicativi, questa è la scelta più ovvia. In genere, le configurazioni personalizzate sono più costose, ma sono esattamente su misura per l'applicazione in questione.

Avanzamenti nell'elettronica degli stadi di posizionamento

L'elettronica con feedback a basso rumore e migliori amplificatori di potenza contribuiscono ad aumentare le prestazioni dello stadio di posizionamento e gli algoritmi di controllo migliorano la precisione di posizionamento e la produttività. In breve, i controlli offrono agli ingegneri più opzioni che mai per il collegamento in rete e la correzione del movimento degli assi degli stadi di posizionamento.

Considerate come gli odierni integratori di linee di confezionamento non hanno il tempo di costruire funzioni multiasse partendo da zero. Questi ingegneri vogliono semplicemente robot che comunichino e che il prodotto fluisca in modo semplice attraverso una serie di postazioni di lavoro, secondo Everman. In un numero crescente di casi, la risposta è rappresentata da controlli speciali, in parte perché i controlli sono molto più economici rispetto a dieci anni fa.

Le applicazioni stimolano l'innovazione della fase di posizionamento

Diversi settori industriali - semiconduttori ed elettronica, medicale, aerospaziale e difesa, automobilistico e produzione di macchinari - stanno stimolando cambiamenti nelle fasi e nei carriponte di oggi.

Tutte queste industrie guidano il cambiamento in un modo o nell'altro. Nel movimento ad alta precisione, siamo guidati da industrie che cercano di spingere i rendimenti e le precisioni a livelli che solo pochi anni fa erano irraggiungibili. Ci rendiamo conto che una taglia non si adatta mai a tutti e raramente si adatta alla maggior parte.

Sebbene i produttori forniscano progetti personalizzati a tutti i settori, le industrie ad alta tecnologia (come quella medica, dei semiconduttori e dell'archiviazione dati) sono quelle che spingono per fasi più specializzate. Questo è principalmente da parte dei clienti che cercano un vantaggio competitivo.

Altri la vedono in modo un po' diverso. C'è sempre più bisogno di piccoli componenti di movimento ad alta precisione per applicazioni nella ricerca avanzata, nelle scienze della vita e nella fisica. Tuttavia, egli vede che queste industrie si stanno allontanando dalle fasi di personalizzazione verso prodotti standardizzati che sono più facilmente disponibili. I piccoli stadi di movimento ad alta precisione, come la serie MP (Miniature Precision), sono ora disponibili presso Bishop-Wisecarver per le applicazioni scientifiche più esigenti.

Le mosse dell'industria su larga scala verso la miniaturizzazione hanno certamente spinto alcuni progetti di posizionamento in fase di progettazione verso la personalizzazione. Il mercato dell'elettronica di consumo è un motore della miniaturizzazione, soprattutto per quanto riguarda il packaging sotto forma di telefoni e televisori più sottili, ad esempio. Tuttavia, con questi dispositivi fisicamente più piccoli si ottengono maggiori prestazioni, come ad esempio più memoria e processori più veloci. Ottenere migliori prestazioni in questo caso richiede fasi di automazione più veloci e più accurate.

Tuttavia, i requisiti di imballaggio del dispositivo e di accoppiamento ottico sono ben al di sotto di un micrometro. L'accoppiamento di queste tolleranze con i requisiti di produttività della produzione in serie crea una difficile sfida di automazione. In molti di questi casi, la fase o le fasi - o, cosa più importante, la soluzione di automazione completa - devono essere personalizzate per adattarsi alle esatte esigenze del cliente finale.

L'internet degli oggetti sta facendo passi da gigante nell'allestimento degli stadi di posizionamento. Nel mondo connesso di oggi, i consumatori si aspettano che i prodotti si colleghino e lavorino insieme. Non c'è dubbio che l'internet degli oggetti raggiungerà tutti i livelli di controllo del movimento e di automazione di fabbrica. I nostri prodotti sono ben equipaggiati per supportare una fabbrica collegata. Sia che tale interconnettività avvenga tramite un PLC, un bus di campo, in modalità wireless, Ethernet o tramite I/O analogico-digitale, i nostri azionamenti e controllori offrono soluzioni per la connettività di fabbrica. Sono in corso sviluppi futuri per migliorare ulteriormente questa connettività.

Man mano che collettivamente progrediamo verso la fabbrica collegata con livelli di automazione più elevati, crescerà la necessità di monitorare con precisione le condizioni delle macchine. Un feedback affidabile e guidato dai dati sullo stato della macchina ha il potenziale di eliminare i guasti imprevisti della macchina.

Le capacità dell'internet degli oggetti vengono già utilizzate nella produzione di semiconduttori e nelle attività di automazione che lavorano pezzi costosi.

I sensori incorporati all'interno delle guide lineari e delle guide monitoreranno le variazioni delle temperature di esercizio e le vibrazioni aggiuntive, che sono entrambi indicatori principali del guasto dei cuscinetti. Monitorando questi parametri, presso il cuscinetto stesso, le azioni correttive possono innescare prima del guasto.